Evaluation of the yield and quality stability of chilli genotypes by employing AMMI, GGE and MTSI techniques

Résumé Technique : Évaluation du rendement et de la stabilité de la qualité des génotypes de piment par l'emploi des techniques AMMI, GGE et MTSI

Énoncé du problème
Le piment (Capsicum annuum L.) est une culture solanacéeé vitale ayant une valeur économique significative pour les applications alimentaires, médicinales et industrielles. Cependant, sa productivité est sévèrement compromise par une sensibilité extrême à diverses conditions agro-climatiques. Les interactions Génotype × Environnement (GEI) modifient fréquemment le classement des lignées à travers les localisations et les saisons, créant des défis pour l'identification de génotypes résilients et largement adaptés. Les méthodes de sélection traditionnelles échouent souvent à prendre en compte simultanément la performance moyenne et la stabilité à travers de multiples traits et environnements. Par conséquent, il existe un besoin critique de cadres statistiques avancés pour disséquer la GEI, évaluer la capacité de tamponnage et sélectionner des génotypes qui maintiennent un rendement et une qualité élevés (spécifiquement l'oléorésine et les Solides Solubles Totaux - TSS) sous les conditions variables de l'Himalaya nord-occidental.

Méthodologie
L'étude a évalué 28 génotypes de piment, comprenant 21 hybrides F1 et 7 lignées parentales (incluant une variété témoin, DKC-8), à travers trois environnements diversifiés dans l'Himachal Pradesh, en Inde : Nauni (E1), Dhaula Kuan (E2) et Bajaura (E3). Ces localités représentaient des élévations variables (468–1300 m), des textures de sol et des conditions climatiques (sub-tropical à sub-humide tempéré). L'expérience a été conduite selon un dispositif de blocs complets randomisés (RCBD) avec trois répétitions.

Neuf traits ont été enregistrés : jours à 50 % de floraison, étalement de la plante, branches primaires par plante, longueur du fruit, largeur du fruit, rendement en fruits mûrs rouges par plante, poids de 1000 graines, teneur en oléorésine et Solides Solubles Totaux (TSS).

Pour analyser la stabilité et la performance, l'étude a employé un ensemble complet de techniques statistiques multivariées :

1. ANOVA combinée (Pooled ANOVA) : Pour évaluer la signification des effets génotypiques, environnementaux et de la GEI.
2. AMMI (Effets Principaux Additifs et Interactions Multiplicatives) : Pour partitionner la variance de la GEI en axes de composantes principales (IPCA) et visualiser les interactions via des biplots (AMMI1 et AMMI2).
3. Biplot GGE : Pour visualiser les modèles « lequel gagne où » (which-won-where), identifier les méga-environnements et classer les génotypes sur la base de la performance moyenne et de la stabilité par rapport à un génotype idéal.
4. Indices de stabilité : Calcul des indices basés sur l'AMMI (ASV, ASI, ASTAB, MASI, MASV) et de l'Indice de Sélection de Génotype (GSI).
5. WAASB et MTSI : Utilisation de la Moyenne Pondérée des Scores Absolus (WAASB) dérivée des BLUPs et de l'Indice de Stabilité Multi-Traits (MTSI) pour intégrer la performance moyenne et la stabilité à travers plusieurs traits simultanément.

Résultats Clés

• Signification des interactions : L'ANOVA combinée a révélé des effets génotypiques et environnementaux hautement significatifs pour tous les traits. La GEI était significative pour cinq traits clés : l'étalement de la plante, le rendement en fruits, le poids de 1000 graines, l'oléorésine et le TSS, confirmant la nécessité d'une analyse de stabilité.
• Analyse AMMI : Le modèle AMMI a indiqué que les effets génotypiques contribuaient à la plus grande proportion (80 %) de la variation du rendement en fruits, suivis par la GEI (6,03 %) et l'environnement (5,06 %). Les biplots AMMI1 et AMMI2 ont identifié des génotypes à large adaptabilité (faibles scores IPCA) par rapport à une adaptation spécifique. Les génotypes NHPCH1 (G8), NHPCH20 (G27), NHPCH16 (G23), NHPCH21 (G28) et NHPCH4 (G11) sont apparus comme les meilleurs performeurs.
• Biplot GGE : L'analyse « lequel gagne où » a regroupé les environnements en secteurs, identifiant les génotypes gagnants spécifiques pour chaque localisation. Pour le rendement en fruits, G8 (NHPCH1) était le gagnant à Dhaula Kuan et Bajaura, tandis que G11 (NHPCH4) excellait à Nauni. La vue de classement a identifié G7, G28, G22, G27 et G6 comme les génotypes les plus stables et performants pour le temps de floraison, tandis que G11, G8, G23, G13 et G27 étaient les mieux classés pour le rendement.
• Indices de stabilité : Sur la base des indices dérivés de l'AMMI (ASV, MASV) et du GSI, les génotypes G23 et G27 ont été systématiquement classés comme les plus stables pour le rendement en fruits.
• WAASB et MTSI : L'analyse MTSI, utilisant une intensité de sélection de 15 %, a réussi à identifier des génotypes supérieurs équilibrant haute productivité et stabilité. Les génotypes les mieux classés étaient G27 (NHPCH20), G7 (DKC-8), G5 (Punjab Guchhedar) et G28 (NHPCH21).
  • Gains de sélection : L'approche MTSI a atteint des différentiels de sélection désirés (SD%) pour 7 des 9 traits (taux de succès de 77 %), incluant l'étalement de la plante, la largeur du fruit, le nombre de branches primaires par plante (NPBP), le rendement en fruits par plante (FYPP), le poids de 1000 graines, l'oléorésine et le TSS.
  • Clustering de traits : L'analyse factorielle a regroupé les neuf traits en trois composantes : FA1 (lié au rendement), FA2 (lié à la qualité : TSS et oléorésine) et FA3 (phénologie).
  • Points saillants spécifiques : NHPCH20 (G27) a été classé supérieur pour la teneur en oléorésine, tandis que Punjab Guchhedar (G5) a été identifié comme supérieur pour le TSS.

Signification et Revendications
L'article affirme que l'application comparative de l'AMMI, du biplot GGE, du WAASB et du MTSI fournit un cadre plus robuste pour comprendre la GEI et la stabilité dans la culture du piment que n'importe quel modèle pris isolément.

• Intégration Méthodologique : L'étude démontre que si l'AMMI structure efficacement la GEI et que le GGE visualise les modèles de performance, l'approche MTSI offre un avantage décisif en intéềngrant la performance moyenne et la stabilité à travers de multiples traits agronomiques et de qualité en un seul critère de sélection.
• Recommandations de Sélection : Les génotypes identifiés, particulièrement NHPCH20 (G27) et NHPCH16 (G23), sont présentés comme des candidats prometteurs pour la culture régionale dans l'Himalaya nord-occidental. Ces lignées présentent la combinaison souhaitée de haut rendement, de stabilité et de traits de qualité supérieurs (oléorésine et TSS).
• Aperçu Environnemental : L'étude souligne Nauni et Dhaula Kuan comme les environnements les plus descriptifs pour évaluer la stabilité du rendement, tandis que Bajaura a montré des rendements moyens plus faibles.
• Application Pratique : Les génotypes sélectionnés sont proposés comme des ressources génétiques précieuses pour le développement variétal futur et comme lignées parentales pour créer des cultivars de piment largement adaptés, à haut rendement et résilients, capables de faire face aux changements climatiques.

Les auteurs concluent que ces génotypes résilients peuvent être considérés pour la culture commerciale et la validation future, offrant une solution au compromis entre haut rendement et stabilité dans des environnements hétérogènes.